一种新型的带状光缆(编).doc

光纤与电缆及其应用技术 2009年第1期Optical Fiber & Electric Cable No.1 2009产品设计一种新型的非金属带状光缆张海军、刘 意（江苏通鼎集团，江苏 吴江 215233）摘 要介绍了一种新型中心束管式带状光缆GYFDXTY，与相同芯数的传统带状光缆相比，其具有结构尺寸小，重量轻，成本低，弯曲性能好，集成度高，光纤密度大，便于施工等特点。并进一步从它的结构、设计及生产过程等方面做了全面的探讨。关键词光缆；FRP带；接入网；松套管内径；机械性能中图分类号TN818 文献标识码B 文章编号1006-1908（2009）01-00-0译成与中文相对应的英文题名，英文题名每一个单词的第一个字母大写ZHANG Hai-jun，LIU Yi(工作单位的英文名以全称表示，Wujiang 215233，Jiangsu，China)Abstract:英文摘要必须与中文摘要一一对应，一般使用第三人称和被动式。Key words: 中、英文关键词应一一对应Abstract: This article describe a new type of central loose tube ribbon optical fiber cable GYFDXTY, which compared to the same cont traditional ribbon cable, has features such as: small size, light weight, low lost, good bending performance, high integration, high optical density, convenient construction。Furthermore , its structure、design and production process have done a comprehensive discussion。Key words: cable fiber FRP tape Access Network loose tube inner diameter mechanical performance0 引 言收稿日期2008-09-24 作者地址江苏吴江震泽镇八都开发区小平大道18号，通鼎集团有限公司，2152332008年5月，随着中国电信业重组的完成，推动了3G、FTTx、IPTV的发展。新移动、新电信、新联通三大电信运营商为了在未来的通信市场上抢占先机，必将掀起对自己的网络系统建设的高潮。这对国内各光缆制造厂商来说无疑是个好消息。尤其是在接入网的建设中，光纤带光缆（带状光缆）由于光纤密度高，接续时间短且易于识别，将大幅度的增长。本文将介绍一种采用新型非金属材料的带状光缆，从它的结构设计、生产中应注意的要点及产品特点等方面进行详细阐述，并结合相关测试数据对该光缆的性能进行验证。1 新型非金属带状光缆的设计传统带状光缆有中心束管式、松套层绞式和骨架式三种结构。我公司开发出了一种新型的GYFDXTY-72B1中心束管式带状光缆，其结构如图1所示。图1 新型GYFDXTY-72B1光缆的结构1.1松套管内径的确定在带状光缆的设计中首先要确定松套管的内径，如图2所示。松套管的内径由光纤带叠层的尺寸、间隙，光纤带的余长及其曲率半径决定，其通常可以由下式求得： （1） （2）式（1）是计算松套管的内径的经典公式，式（2）是计算松套管的内径的理论公式。式中D为松套管内径，w为光纤带宽度，n为光纤带数目，t为光纤带厚度，k为中心束管式带状光缆束管经验值(12芯带状光缆的取值范围为0.60.8)，Re为光纤带与松套管内壁的间隙(一般为1.04.0 mm)。图2 中心束管式带状光缆的松套管内径在新型GYFDXTY-72B1光缆中，我们采用了12芯的光纤带，其w=3.2 mm，n=6，t=0.31 mm，取Re=2 mm，将这些数据代入式（2），可得=5.7。Re的设定与光纤带的设计、光纤带的扭绞节距、光纤带的余长及其制造工艺参数有很大关系。当Re取值较小时，制造出来的松套管尺寸小，有利于节省光缆成本，但对制造工艺要求很严格，工艺稍微控制不严，则非常容易影响光纤的传输性能。特别是处于光纤带叠层对角线上的那四根光纤，在Re取值较小的情况下，碰到松套管内壁的机率很大，这会造成光纤的衰减偏大，传输性能不合格。因此，要根据厂家的实际情况来慎重地设定Re值。1.2FRP带尺寸的确定在新型GYFDXTY-72B1光缆中，我们采用了一种新型的非金属加强材料FRP带。这种FRP带与传统的非金属加强件不同，是带状可以纵包在缆芯或束管外，它具有一定的硬度和韧性，良好的抗张、抗侧压和抗冲性能，同时FRP带外表面还有一层通过黏合剂结合在FRP带基材上的吸水树脂粉。吸水树脂粉可以起到防潮阻水的作用。我们根据保证光缆的机械性能合格和尽量节约光缆原材料这两个原则来计算FRP带的尺寸。FRP带必须要满足中心管式带状光缆的拉伸要求，光纤应变的计算公式为: （3）式中F为光缆所承受的拉力，Ei为光缆各结构元件的弹性模量，Si为光缆各结构元件的横截面积，为束管中的光纤余长。我们所采用的FRP带的性能指标为：标称宽度0.02 mm，标称厚度0.10 mm，抗拉强度1.1 GPa，弹性模量50 GPa，断裂伸长率4.0%，线膨胀系数6.710-6 -1，氧指数40。新型GYFDXTY-72B1光缆所设计的线质量大约为100 kg/km，其拉伸要求为：在长期拉力下，光纤应变应为0；在短期拉力（1 500 N）下，光纤应变为0.25%；在去除拉力后，光缆应无明显的应变和残余的附加衰减，护套应无目力可见的开裂。根据F=1 500 N，光纤的应变0.25%，再考虑一定的安全系数，我们确定FRP带的宽度为21.04 mm，厚度为0.5 mm。2 新型非金属带状光缆的生产在新型GYFDXTY-72B1光缆的生产我们发现中应注意如下事项：(1)由于在室外低温环境中，光缆的收缩会引起光纤余长的增加，将使光纤的曲率半径减小，致使光纤带容易与松套管内壁接触，而引起附加损耗，因此松套管中的光纤带余长不能太大，一般应控制在0.1%，不宜大于0.15%。此外，松套管的放线张力不能太大，否则会抵消部分束管余长，影响光缆的拉伸性能。(2)光纤带依次叠放在一起后，需要按一定的节距进行螺旋扭绞，以改善光缆的弯曲性能。光纤带的扭绞节距不能太小，否则带纤的弯曲半径也会较小，边纤受扭绞应力较大，产生弯曲应变，会引起光纤附加衰减变大；但扭绞节距也不能大于光缆绕在收线圆筒上一圈的长度，否则会使光缆的弯曲性能变差，甚至会产生散带的现象。厂家可以根据实际情况调整扭绞节距，一般控制在500900 mm为宜。(3)FRP带应采取主动放线，若被动放线，则松套管与FRP带间的摩擦力较大；且FRP带的放线张力应大于松套管的放线张力，这是因为在经过热水槽和冷水槽后，FRP带会有一个预张紧，当光缆受到外力拉伸时，FRP带会先受力，起到保护光纤带的作用。由于FRP带受力后有一定的反弹，会导致其纵包质量较差，降低其防潮阻水的作用。为提高FRP带的纵包质量，我们采取了以下两点措施：a.缩短定径模与机头之间的距离；b.从机头尾部引出一根大小合适的钢管，使松套管和FRP带由此穿入机头。这样能在保持FRP带成型的同时，对其有一个预加热，使其能更好的成型，纵包得更圆整，避免光缆的渗水情况。3 新型非金属带状光缆的性能与相同芯数的传统带状光缆相比，新型GYFDXTY-72B1光缆具有结构尺寸小，横截面积缩小了34%；质量轻，质量减少了54%；成本降低了30%；弯曲性能好；集成度高，光纤密度大，便于施工；是全介质光缆，可以用在强电磁场的环境下使用；适宜于架空和管道敷设，减小光缆护套厚度后，也可以作气吹微型光缆使用。3.1传输性能新型GYFDXTY-72B1光缆的传输性能参见表1。从表中可见该光缆的传输性能完全达到了设计要求。图3 新型GYFDXTY-72B1光缆的传输性能检测项目要求检测结果最大值最小值衰减系数/(dBkm-1)1 310 nm0.40.3330.3251 550 nm 0.250.2050.190截止波长/nm1 2601 1781 180零色散波长/nm1 3001 3241 3131 311色散斜率/(psnm-2km-1)0.0920.0880.084偏振模色散/(psnm-2km-2)0.50.0360.0453.2机械性能新型GYFDXTY-72B1光缆的拉伸曲线如图3所示。从图中我们可以看出，在短期拉力600 N时，光纤的应变为0；在短期拉力1 500 N时，光纤应变为0.116%，小于所要求的0.25%。这表明该光缆在正常工作状态下，光纤能得到很好的保护。新型GYFDXTY-72B1光缆在短期压扁力1 000 N下的压扁曲线如图3。从图中我们可以看出，在短期压扁力下，光纤的附加衰减值几乎为0。这说明该光缆具有很好的抗侧压能力。图3 新型GYFDXTY-72B1光缆的拉伸曲线图4 新型GYFDXTY-72B1光缆的压扁曲线3.3环境性能根据我们所进行的新型GYFDXTY-72B1光缆的温度循环试验，所有被测光纤在40+60 范围内相对于常温下的衰减变化0.021 dB。这说明该光缆的温度性能良好。根据所进行的渗水试验。我们取新型GYFDXTY-72B1光缆3 m长试样一根，然后把1 m水头加在光缆端头的全部截面上，经过24 h后，光缆另一端无水流出。4 结束语随着国家大力推广3G和FTTH，城域网及接入